一种低毒性碳纳米管的制备方法.pdf

本发明涉及一种低毒性的碳纳米管及其制备方法，该碳纳米管是通过共价的修饰方式形成的牛黄酸修饰碳纳米管。本方法的具体步骤为：首先将酸化处理的碳纳米管在二氯亚砜中在60℃温度下反应，使之转化为酰氯化碳纳米管，然后将其超声分散于N，N-二甲基甲酰胺溶液，再加入牛磺酸与三乙胺130℃温度下通过液相反应，得到牛磺酸修饰的碳纳米管。将牛磺酸修饰的碳纳米管用于小鼠的动物实验表明修饰的碳纳米管并没有对小鼠产生急性毒性，在高剂量，长时间的情况下，也只是对小鼠产生低毒性。本发明方法制备的磺酸修饰的碳纳米管具有很好的溶解性、分散性、低毒性与好的生物相容性等特点，可以很好的应用于药物载体方面。

权利要求书
1.  一种低毒性碳纳米管的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
a.将酸化处理后的碳纳米管分散在氯化亚砜中超声处理30±5分钟，然后在60±10℃温度下搅拌反应2±0.5天，反应后得到的溶液用无水四氢呋喃洗涤，将20000rpm/min条件下高速离心分离后得到的黑色固体置于60±10℃真空干燥24小时，得到酰氯化的碳纳米管；
b.将上述的酰氯化的碳纳米管，分散在无水N，N-二甲基甲酰胺中超声处理30分钟，再加入牛磺酸与三乙胺，然后搅拌反应5±1天，温度控制在130±10℃；反应后得到的溶液用水洗涤，在20000rpm/min条件下高速离心后得到的黑色固体置于70±10℃真空干燥24小时，得到低毒性修饰的碳纳米管；其中牛磺酸与碳纳米管的质量比为10∶1～5∶1；三乙胺与牛磺酸的摩尔比为1∶1。

2.  根据权利要求1所述的低毒性的碳纳米管，其特征在于所述的碳纳米管是多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。

3.  根据权利要求4所述的低毒性的碳纳米管的制备方法，其特征在于所述的碳纳米管的酸化处理方法具体为：将碳纳米管加入到由浓硫酸和浓硝酸按3∶1的体积比组成的混酸中超声4小时，经水洗后用孔径为0.22μm滤膜真空微孔过滤，直到滤液相PH值为67，60℃真空干燥所得固体24小时，得到酸化的碳纳米管。

说明书一种低毒性碳纳米管的制备方法
技术领域
本发明涉及一种低毒性的碳纳米管的制备方法，特别是一种牛磺酸修饰的碳纳米管的制备方法。
背景技术
碳纳米管(CNTs)是日本学者Iijima于1991年在高分辨透射电镜(HRTEM)下发现的，作为一种新型的碳纳米材料，由于具有独特的结构特性和力学、电学特性，使其在场发射、纳米电子器件、原子力显微镜探针以及生物的药物载带等方面有广泛应用前景。但是碳纳米管几乎不溶于任何溶剂，且在溶液中易聚集成束，严重影响了其在各方面的应用。为此，碳纳米管表面改性增加它的溶解性也逐渐成为一个新的研究课题，目前对其改性的研究主要有两种：共价修饰与非共价修饰。共价的修饰就是通过化学键的方法将官能团修饰到碳纳米管的侧壁与端口位置；非共价的修饰主要是将目标分子通过包覆在管壁上或者是通过电子间的π-π共轭的形式形成稳定的结构。
碳纳米管各方面独特的性能及其各种修饰方法的研究进展使其在生物方面应用成为可能，例如药物载带。而碳纳米管进行这种应用的前提，必须修饰一种生物相容性好的分子，使之对机体具有较小的副作用。鉴于此有必要提供一种生物相容性很好，被证明了低毒性的修饰的碳纳米管，以便应用于药物载体。
牛磺酸是一种含硫氨基酸，它是所有其它氨基酸的结构单元，又是胆汁酸的关键成分。牛磺酸的在体内有很多重要的生理功能如：具有抑制神经传质，维持神经细胞膜稳定性，防止脑细胞过度兴奋等，所以牛磺酸修饰的碳纳米管就成为了可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低毒性碳纳米管的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低毒性碳纳米管的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
a.将酸化处理后的碳纳米管在氯化亚砜中超声处理30±5分钟，然后在60±10℃温度下搅拌反应2±0.5天，反应后得到的溶液用无水四氢呋喃洗涤，将20000rpm/min条件下高速离心分离后得到的黑色固体置于60±10℃真空干燥24小时，得到酰氯化的碳纳米管；
b.将上述的酰氯化的碳纳米管，在无水N，N-二甲基甲酰胺中超声处理30分钟，再加入牛磺酸与三乙胺，然后搅拌反应5±1天，温度控制在130±10℃；反应后得到的溶液用水洗涤，在20000rpm/min条件下高速离心后得到的黑色固体置于70±10℃真空干燥24小时，得到低毒性修饰的碳纳米管；其中牛磺酸与碳纳米管的质量比为10∶1～5∶1；三乙胺与牛磺酸的摩尔比为1∶1。
上述的碳纳米管是多壁碳纳米管或单壁碳纳米管
上述的碳纳米管的酸化处理方法具体为：将碳纳米管加入到混酸(V浓硫酸∶V浓硝酸＝3∶1)中超声4小时，经水洗后用孔径为0.22μm滤膜真空微孔过滤，直到滤液相PH值为6-7，60℃真空干燥所得固体24小时，得到酸化的碳纳米管；所述的混酸是浓硫酸与浓硝酸按体积比为3∶1的比例的混合物。
本发明的优点是反应流程简单，反应条件温和，得到的牛磺酸修饰的碳纳米管的溶解度达到了2.5mg/ml，具有很好的水溶性。
附图说明
图1是注射不同剂量(2、20、60、100mg/kg)的牛磺酸修饰的碳纳米管在不同的实验时间(1、7、15、30、60天)后，小鼠血清中的TNF-a含量与对照组的比较，数据从统计学的意义上说，没有很明显的差异。也就是没有引起小鼠的炎症反应。
图2是注射100mg/kg的牛磺酸修饰的碳纳米管在不同的实验时间(1、7、15、30后，小鼠肝脏组织的石蜡切片的HE染色。A、表示对照组；B、表示7天时间后的HE染色；C、表示15天时间后的HE染色；D、表示30天时间后的HE染色。
图3是注射不同剂量(2、20、60、100mg/kg)的牛磺酸修饰的碳纳米管在不同的实验时间(1、7、15、30、60天)后，小鼠肝组织均浆液中抗氧化性酶(SOD、GSH)含量与对照组比较。其中*表示试验组与对照组有差异。从中可以看出高剂量(60、100mg/kg)给药7、15、30天的时间后，牛磺酸修饰的碳纳米管会对小鼠体内的抗氧化能力有点影响。
具体实施方式
实施例：
(1)用电子天平称取200mg碳纳米管加入到320ml混酸(V浓硫酸∶V浓硝酸＝3∶1)中超声4小时。超声处理后水洗，用孔径为0.22μm滤膜真空微孔过滤，直到滤液相PH值为6-7，60℃真空干燥所得固体24小时，得到酸化的碳纳米管。
(2)取100mg酸化的碳纳米管，放入50ml的圆底烧瓶中，加入氯化亚砜10ml超声处理30分钟，然后置于磁力搅拌器下剧烈搅拌反应2天，温度控制60℃。反应后得到的溶液用无水四氢呋喃洗涤3-4次，高速离心后得到的黑色固体置于60℃真空干燥箱干燥24小时，得到酰氯化的碳纳米管。
(3)取50mg酰氯化的碳纳米管，放入50ml的圆底烧瓶中，加入无水N，N-二甲基甲酰胺10ml超声处理30分钟，再加入牛磺酸500mg与三乙胺0.58ml，然后置于磁力搅拌器下剧烈搅拌反应5天，温度控制130℃。反应后得到的溶液用水洗涤3-4次，20000rpm/min条件下高速离心30分钟后得到的黑色固体置于70℃真空干燥箱干燥24小时，得到牛磺酸修饰的碳纳米管。
本发明得到的牛磺酸修饰的碳纳米管小鼠动物实验，经急性动物实验，小鼠静脉给药100mg/kg未见有动物死亡。并且即使高剂量(100mg/kg)，给药60天的长时间情况下，小鼠血清中肿瘤坏死因子(TNF-a)含量与对照组相比没有明显的变化，参见图1，说明高剂量的情况下也没有引起小鼠炎症反应；小鼠肝组织石蜡切片的HE染色没有出现明显的病理症状，参见图2，也说明即使高剂量的情况下，也没有对肝脏产生很大的影响；小鼠肝组织均浆液中抗氧化性酶(SOD、GSH)含量与对照组稍微比较有点变化，但是结合前面的TNF-a与HE染色，说明在高剂量(60、100mg/kg)给药7、15、30天的时间后，牛磺酸修饰的碳纳米管会对小鼠体内的抗氧化能力有点影响，但是很小，以至于在TNF-a与HE染色没有明显的体现。结合所有的动物实验结果，所以可以确定牛磺酸修饰的碳纳米管具有很低的毒性，参见图3。